1    系统组成框架设计

本系统框架重点描述云平台软件配置及二次开发方案、接入配置开发方案。整个系统分为四个部分：云数据库系统、数据接入系统、WEB服务系统、移动应用系统。本系统组成按照功能模块划分，方便不同用户需求进行定制。云数据库系统是本项目核心部分，其完成了数据的汇聚、数据的处理、处理的存储等功能，具有横向弹性扩展功能，在平台运行的不同阶段，可以很方便的定制数据库规模大小，这样的设计既节约投资，又不限制数据的增长，适合大数据网络平台建设应用。

数据接入系统指各种类型的数据接入模块（也称数据接入网关、简称网关），他和云数据库之间是固定的标准的通讯协议（MQTT），下行连接为多种工业通讯协议，比如modbus等等。目前市场上工业仪表一般不具有标准的物联网接口协议，因此，网关是将仪表接入到系统的重要设备。

网关有多种形式，按照协议转换有1:1转换网关、N:1转换网关、N:N转换网关，本系统中使用N:1 类型网关；按照接入点数容量可以分为单口网关、多口网关，单口网关用于单个仪表接入，降低接入成本，甚至可以嵌入到仪表内，多口网关，用于多个仪表集群接入；按照通讯方式分为有线接入网关、和无线接入网关，根据接入环境，选择不同的接入方式。

WEB服务系统、移动服务系统为使用者提供HMI界面，方便使用。系统组成结构如下：

标准版配置框架图

该框架以及核心软件采用百微云品牌产品，该产品已成功应用于多个行业云平台建设，产品性能稳定可靠，满足本项目建设需求。

百微云有以下核心软件组成：

对于本系统项目，需要二次开发的工作量主要是接入网关定制开发、WEB服务开发、移动服务开发。根据不同的接入产品，定制开发合适的接入模块，根据本行业应用需求，定制开发WEB服务软件、移动应用软件。在开发阶段，采用本地服务器，在项目上线投运时候，租用专用服务器。

2    系统功能设计

2.1 云数据库系统

2.1.1  概述

互联网时代的到来，使得数字信息量预计每五年增加10倍的速度爆炸式的增长，物联传感器成本的下降、小型化、无线化、低功耗化使得产品在我们的生产、生活中广泛得以应用；网络速度的大幅提升，分布式智能算法的提升、云端网络存储的广泛使用进一步降低了我们使用物联网的门槛。

智能设备广泛普及，手机、平板等移动平台，随时随地出现在我们的生活，他们既是移动的智能传感器也是智能化云平台的终端，这一切，构建成“物联网”。智能化传感器、云端计算、云端存储、移动的智能化终端在互联网中连接在一起，能使制造业的未来、能源分布、交通、社区生活智能化等等发生彻底变革，智能化的物联网时代已经加速了步入我们生活的节奏。

随着移动互联3G/4G资费的下降、带宽的提升以及传感器小型化、智能化迎来了物联网的第二春。IOC-CloudDatabase物联网-云端数据库是一款针对中国企业量身定做的物联网数据存储、计算的云平台，是为每一个即将步入物联网的企业打造的快速入门平台。

2.1.2  产品介绍

IOC-CloudDatabase采用成熟免费的MySQL做为基础存储数据库，基于现有因特网云平台，利用最优化的云平台分布式存储、检索算法制作而成。其特点为：

l  大数据量并行化存储方案,最大可容纳1024MySQL存储节点接入。

l  大端数TCP数据汇入策略，平台可轻松汇入上万的智能数据终端，最大可同步处理5万个终端的数据处理。

l  数据终端多了、存储不够了，怎么办？简单易行的企业拓展化方案，只需一台合适的云端服务器，手指一点即可轻松拓展您的应用。（根据企业产品发展脚步逐步拓展云端服务器性能以及存储容量,能节省客户推广产品期间每一分经费）

l  专业化物联网并行数据架构，不是简单的MySQLCluster，而是真正符合物联网格式的数据分布式并行化读写方式。

l  多重冗余备份方式，安全的数据存放。

l  性价比高，产品采用成熟稳定且免费的MySQL作为基础存储产品，稳定可靠，价格实惠，无需有正版Oracle授权。

l  兼容性高，可采用任意能访问数据的产品访问客户端，我们的产品，对于程序员来说是透明的，无需考虑数据到底存储到哪里，如何读取等等，只要您会SQL，用过MySQL，这里只是一个大的MySQL。

l  完整的产品接入方案，我们会根据产品，以及产品的特性为您提供贴心的产品接入方案。

2.1.3  产品部件及简介

2.2 数据接入网关

2.2.1  概述

1、 适用于油料、化工品储罐：

（1）   储罐测量参数信息采集监控管理；

（2）   测量仪表诊断参数信息采集监控管理；

（3）   安全信息采集监控管理；

2、 接入网关采集储罐参数，汇聚网关负责数据处理、数据存储、数据发布、云平台数据接口；

3、 结构图如下：

2.2.2  功能设计（V2016.11.05）

1、 功能定位：

解决单个储罐参数、诊断参数的采集、监控、数据处理、数据上传；

2、 业务数据采集：

（1）   可以采集储罐液位数据，液位计接口可以是RS485、AI、Hart；

（2）   可以采集高液位报警数据，接口类型为DI；(可选项，考虑和相关安全标准的兼容性)

（3）   可以采集单点、或多点温度数据，接口类型为 RS485、AI；

（4）   可以采集储罐本地的燃气浓度数据，接口类型为RS485、AI；(可选项，考虑和相关安全标准的兼容性)

（5）   可以采集储罐进出口阀门回讯信号，接口类型为DI；

（6）   可以采集储罐压力数据，接口类型可以是Hart、AI；

3、 诊断数据采集：

需要仪表支持；待定。

现场具有RS485通讯接口的仪表，如果具有相关协议定义，接入网关可以将仪表诊断数据采集上来。

4、 人机接口：

（1）   带有1个7寸液晶显示屏，操作时候，显示业务数据画面；5分钟进入屏保模式；液晶屏采用可组态7寸液晶屏，可以自带USB键盘；液晶屏通过RJ45 双绞线与核心板链接，通过MODBUS TCP（暂定） 采集显示数据。

（2）   带有16个按键：0~9，.，ESC，BS<-，OK，F1，F2；键盘采用USB接口。

（3）   结构如下：

（4）   屏幕画面组态：通过上位机软件组态修改下载即可。

7、 本地参数配置功能：

一些简单的参数，应该能够通过本地按键，实现参数修改，参数修改需要有管理员账号；不能配置固定的参数，是根据配置好的配置文件，修改某个参数的值；

8、 WEB显示功能

（1）   上位机可以通过Modbus TCP 采集数据，并在本地组态界面显示；

（2）   每台设备有一个IP地址，也可以通过IE直接访问画面，能够显示基本参数；

2.2.3  硬件配置

2.3 WEBHMI功能设计

2.3.1  总体功能设计

（1）   系统采用一体化云平台方案，后台Web服务器采用经典J2EE架构完成。

（2）   采用金字塔架构用户管理权限系统，完成数据的管理。

（3）   采用云平台部署方案完成数据服务器的冗余备份等工作。

（4）   后期完成本地远程备份云平台数据功能，避免部分用户担心平台数据丢失导致的客户数据丢失等问题。利用远程备份方案完成远端云数据库本地缓冲备份功能，最大的降低系统损坏导致用户数据丢失的风险。

2.3.2  实时性要求

（1）   集中管理平台实时数据传送时间（即从前端监控系统传送至集中管理平台操作界面所需的时间）≤5min；

（2）   集中管理平台控制命令传送时间（即从前端监控系统传送至集中管理平台操作界面所需的时间）≤10s；

（3）   集中管理平台在查看实时数据界面时，15秒内完成数据库中存储记录的数据刷新；

（4）   集中管理平台查看实时数据界面时15秒内更新查阅的动态数据；

（5）   后台历史数据服务采用5min每次的刷新速度刷新数据。

（6）   支持每秒20000条并发时间存储；

（7）   控制响应延时≤30s，设备在线状态≤10s；

（8）   前端数据采集时间<3S(此由客户指定驱动部分完成，也根据数据点决定)；

（9）   远程监控数据刷新时间<10S；

2.3.3  数据管理功能

（1）   实时数据：平台须能够监控到指定设备的实时状态信息，支持实时查询，系统采用自跳频模式，在客户需要查看历史数据的时刻，通过自调频功能通知设备长时间在线，并保证实时数据的刷新频率；

（2）   数据存储机制：可同时支持或分别独立支持，按设定时间间隔周期存储，按信号值波动变化量存储；

（3）   历史数据：平台能自动保存历史数据，保存时间不少于1年，可支持历史数据的定期清理，支持历史数据的导出备份，历史数据不可修改，支持多种形式的历史数据曲线查询，支持自定义时段。

2.3.4  日志管理功能

（1）   系统日志至少包括用户操作日志、系统运行状态日志、报警日志等；

（2）   系统日志不可修改，支持系统日志到期提醒，可由指定用户对系统日志进行清理操作；

（3）   系统日志的保存时间不少于一年，支持系统日志导出备份。

2.3.5  用户管理功能

1、用户信息

a)   用户管理系统采用我公司统一化金字塔结构用户管理体系

b)   用户管理分为用户信息管理、用户组管理（区域、部门、职能）

c)   用户组管理按照层次分为多层用户组织结构（一般利用地域、总公司），具体分类方案依照客户使用习惯拆分，我方数据架构支持便利性的制定组功能

d)   基本信息：用户ID号、用户卡号、用户名称、用户密码、所属部门、职务、权限、到期时间、是否生效、

e)   其他信息：电话、家庭住址、生日、等

f)   用户包含角色以及私有角色等权限。

2、角色管理

a)   角色:权限的集合，在使用中很多用户拥有相同的一组角色权限，例如:市长、省长就是角色，而具体谁担任就是用户了。

b)   可完成角色的分配、UI权限、用户数据权限的分配。

3、用户以及角色权限

a)   利用组的角色来完成设备不同的用户组权限，按照组别权限进行权限划分

b)   利用用户组来完成不同的用户可以属于不同的组，也可以属于同一个组

c)   具备组别权限的人员可以自行增加或删除其下所管割的用户信息。每个组下可设定组内管理员一个，用于管理本组权限，管理员拥有组内最高权限

d)   利用用户的UI权限来限制UI操作，不同权限的人员登录系统后，看到的界面是不一样的，只有权限高的人员看到的界面信息才多，或者还具备一部分的后台管理功能。

2.3.6  界面管理功能

1、界面框架

a)   界面美观、大气、有活力

b)   基本信息至少包括：站点分布层次结构、主菜单、报警信息、界面Logo、其他如重要数据

c)   整体界面操作实用、人性化、模块化

2、界面管理

a)   界面到达站点一级的图片时，需要做成仿现场的可视化界面，并可根据不同的报警点来显示报警信息，利用3D机柜图形图片以及部署图完成数据的展示。

b)   仿现场图形以及数据监测点位可在线组态，通过客户导入设备时通过底层配置一键化生成。

c)   依据不同的网点数量及层次，可根据需要建立总部、省级、地市级、网点级的树形层次架构以及Gis地图展示。

d)   网点级别的数据主要分为：环境管理、门禁管理、配电管理、制冷管理、IT设备管理、报警特别显示

3、界面要求

a)   平台采用全中文界面，图形化设计，可自行组态实时直观显示设备的运行数据和运行状态，参数实时动态显示，界面完全汉化，支持电子地图；支持树形结构、场地布局，设备照片或图片直接显示屏幕上，操作简单，可根据现场情况随意定制主界面和各个子系统的界面；

b)   界面设备展示具有树型导航结构，可以方便的点击跳转到任一页面，及展示页面间的上下级关系；

c)   平台厂区首页展示厂区的总体环境运行状态，其中包含：实时IT耗电量、实时温湿度、温湿度变化曲线；平台运行状况；主要设备工作状况和主设备节点平面图。

d)   平台提供单个独立子系统的动态页面,显示当前子系统存在告警的测点和数据，如精密空调子系统发生告警时，系统具有独立页面显示精密空调定义范围内的告警；

e)   平台根据维护人员的工作内容不同自定义其个性化管理界面，将用户关心的设备和页面集中管理，屏蔽不需要关系的其他设备或页面，方便管理，提高工作效率；

f)   系统有单独的报警页面，在正常运行时，报警页面可不显示，在报警状态能够展示所有报警的内容，让用户清晰快速能发现报警设备或测点；

2.3.7  报警管理功能

1、报警参数设置

a)   拥有权限的用户可在数据后台管理页面通过设置报警参数设置远程报警。

b)   此功能需要设备支持。

c)   可设置的报警参数与下位机的报警参数一样，可从下位机直接读取后，再由用户进行相应的设置。

2、实时报警

a)   一旦系统有报警产生，就会在界面上实时显示报警信号，报警解除后，报警信号随之解除，保持正常状态

b)   报警产生后，系统会自动显示报警的具体位置，并且立即切换到当前报警的信号点上去

c)   实时报警间隔时间为20s

d)   如果用户当前在操作，则在右下脚有界面弹出小缩影，而不影响用户操作

e)   如果有多项目报警，则最多弹出6个重叠窗口，依次确认后，此时还有报警的话，则会继续弹出报警，最先产生的报警显示在最上层。

3、历史报警

a)   历史报警主要是为了查看已经处理过的报警信息，方便用户对之前的报警进行数据统计与打印功能

b)   历史报警数

4、报警方式

a)   中心联网管理平台提供统一的对外告警服务，具备多种报警方式，包含报警推送、短信报警推送、微信平台推送等功能，具体功能要根据客户需求独立制订；

b)   平台须支持报警信息在规定时间内没有得到确认，会以升级的方式向上一层用户报警；

2.3.8  数据统计功能

a)   平台报表管理应可以全部在客户端或IE端完成，包括浏览、查看、打印、生成文档等。

b)   平台应允许根据需要选择生成单项报表或组合报表；

c)   报表可支持B/S访问方式。

d)   必须具备统计和分析的功能，制作统计报表。例如，统计本月温度超过25度的天数等，可用Excel、Word和PDF导出；

2.4 移动端HMI功能设计

实现的功能和PC端类似，数据源相同。

2.4.1  概述

系统根据实际应用，完成安卓客户端、苹果客户端App的开发，配合服务器与后台系统进行远程手机端的访问与参数设置。

系统架构采用如上架构，现场设备各类仪表通过云接入终端接入手机云监控系统(暂用4G)网络。系统通过手机端提供仪表检测界面，通过网络(局域网/wifi/4G)将对外网进行数据发布。手机平台通过企业私有互联网云进行数据访问，进而对数据进行展示与远程参数设定。

系统提供BS后台管理服务，前台App方式进行数据展示系统。

2.4.2  界面设计

1.   客户登录

参考图

2.   站点选择

列表模式：利用逐层下拉列表实现站点的选择，可以实现多层级的查找与展现，用于现场实际工人选择站点使用，优点：层次分明，查找方便。缺点：层次过多选择需要多次点击才可以找到。

Gis地图模式：Gis地图模式查找站点，可以在地图上很便利的查找到Gis站点，并能实时显示本站点的介绍以及相关报警信息。点击后进入数据界面查看数据。优点：Gis展示，效果良好。缺点：站点较多时不容易直接找到。

我的收藏：直接展示本客户收藏过的站点，方便直接查看。

3.   仪表数据查看：(可采用列表方式展现)

列表方式展现：可以增加多个仪表的浏览，可直接选择实时和远程参数控制。

图标方式：可以方形图标展现多个塔设备，点击后进入相关功能。

4.   数据展现：

现场方式：

实时展现现场数据环境。由于屏幕有限，因此采用横向屏进行数据展示，内容可涉及到底图+数据模式。

数据表方式：

采用数据表格方式展现本设备下的所有点以及数据信息。

5.   数据报警：

ü  远程告警

维运管理之关键在于告警，本平台有四种告警

ü  运行值趋势通报

超标告警

骤变告警

趋势预警

定时提醒

ü  远程关机 (Option)

紧急告警时，本台提供「保密式远程关机」功能，以免造成设备严重损坏，导致停工。

ü  系统诊断

系统与手机实时，互动不良诊断，交叉比对，趋势

检查，产生诊断检修建议